一種催化劑多段再生裝置的製作方法
2023-05-29 06:31:36
專利名稱：一種催化劑多段再生裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石油烴類催化轉化技術，特別是涉及一種催化劑多段再生裝置。
背景技術：
結焦催化劑的再生是烴類原料流化催化轉化過程必不可少的工藝過程，而再生器的投資在整個催化轉化裝置的投資中佔有很大比重，其能耗也佔催化轉化裝置能耗的80％以上，而該能耗主要來自壓縮再生氣體消耗的電能，提高介質利用率，改進再生效果，對降低裝置操作費用，減少建設投資有重要意義。因此催化劑再生技術及其裝置一直是催化轉化領域研究的一個熱點問題。
目前工業上常用的再生方式主要有單段再生、兩段再生及循環床再生等。單段再生工藝比較簡單，設備也不複雜，一直被廣泛採用，但為充分發揮催化劑的活性作用，往往要求再生催化劑含碳要求低於0.1％，對於單段再生，實現這一要求較為困難，需有增加催化劑的藏量和再生時間，需要消耗較多的再生反應氣體，裝置能耗和操作費用偏高。其不利因素主要是單段流態化床層返混嚴重，催化劑再生效率較低；兩段再生方式則是再生依次在兩個流化床中進行，兩段的綜合再生效果優於單段再生，催化劑藏量和再生時間較低，因此成為目前應用較為普遍的一種再生形式。
關於兩段再生的技術有很多，如MOBIL公司在其專利EP0610186中公開了一種FCC催化劑再生方法，包括以下兩步待生劑首先在包括一快速流化床和一稀相輸送立管的一段再生器中部分再生為半再生催化劑，一段再生煙氣不進入二段再生，而是經分離出催化劑後排出再生器，半再生催化劑進入二段流化床重新與新鮮再生空氣接觸，進一步再生，生成再生劑和煙氣，一段和二段再生煙氣中含氧量都較高，故耗氧指標和能耗指標都較高；UOP公司的專利US3844973公開了一種流化催化劑再生方法，第一段為快速流化床(燒焦罐)和稀相輸送管，經氣固分離後，再生催化劑進入第二密相床經汽提出煙氣後返回反應器使用，再生煙氣則經上部的旋分器進一步分離出催化劑後，經煙氣管線排出；UOP公司的另一專利US4849091則公開了一種催化劑分段再生方法，與US3844973不同之處在於催化劑最後進入密相床再生區(即第二密相床)重新與新空氣接觸實現完全再生，再生催化劑一部分返回反應器使用，一部分返回高效接觸區(即第一密相床)；中國專利CN200410030876.7則公開了一種雙再生器的組合式催化轉化再生方法，它由並列的兩個再生裝置組成，包括湍流床第一再生器和含再生管在內的後置第二再生裝置，待生劑首先進入湍流床再生器部分再生，半再生催化劑和含水蒸氣煙氣上升至再生器稀相，經氣固分離後一再煙氣直接排出再生器，半再生催化劑進入後置再生管在新補充的空氣條件下繼續再生，由於一再和二再煙氣中含氧量都較高，故耗氧指標和能耗指標都較高。以上這些強化再生技術的再生器再生強度比常規單段再生器高1-2倍，但其結構和操作都比較複雜，並且沒有考慮到煙氣中過剩氧的利用問題，煙氣中過剩氧自管線排出，導致實際能耗增加。
LPEC在其CN89109293.5中公開了一種流化床催化劑的兩段氧化再生方法，兩段再生氣體採用上下串聯流程，第一段再生設在下部，第二段再生設在上部，待生催化劑在第一段再生反應後，催化劑和再生煙氣一起向上流動進入第二段再生，簡化了再生設備結構和工藝流程；但兩段氧化均為並流再生，第二段低碳含量的催化劑與第一段再生後的低氧含量再生煙氣相接觸反應，化學動力學速度低，難以實現再生效率的總體提高。
UOP公司和Ashland公司在US4299687中公開了其聯合開發的RCC兩段逆流再生反應再生設備，是由上下重疊布置的第一再生器和第二再生器、以及一與其高低並列布置的反應沉降器所組成；兩再生器上下布置，第一再生器設置在上部，第二再生器設置在下部，來自反應器的待生催化劑先進入上方的第一再生器，半再生劑通過催化劑立管靠重力流入下方的第二再生器繼續再生，新鮮再生氣體先進入下方的第二再生器，第二再生器的含氧煙氣進入第一再生器繼續利用。雖然它提高了再生效果，可以滿足工藝和工程上的要求，並且利用了第二再生器頂排出的含O2的煙氣，但由於待生催化劑經斜管進入第一再生器，第一再生器相對較高的位置決定了裝置高度明顯加大，一般較常規催化轉化裝置高20m(總高度一般在70m以上)，造成建設及檢修費用均較高。
CN97121795.5公開了一種重油流化催化轉化重疊式兩段再生技術，其工藝流程方面和上述US4299687中公開的RCC工藝類似，僅在設備內部結構上有所不同，兩段再生器之間用低壓降分布板連連通，同樣存在RCC工藝裝置過高導致投資較大的問題。
CN01114931.0也提出了一種流化催化轉化催化劑再生方法，管式再生器與多段湍流床再生器相併列的催化劑串聯組合再生方式，催化劑從再生器底部進入，經輸送管輸送到上部的再生段，同時在輸送管燒掉40-50％的碳和幾乎全部氫，煙氣和催化劑一起輸送到再生器上部，然後在湍流床再生器內經過多段逆流再生，完成全部再生過程。該方法由於湍流床再生器採取多段逆流再生方式，平均化學動力學速度比較高，提高了催化劑的再生效果，但是由於首先採用管式再生，待生劑的起始反應溫度較低，難以滿足要求。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是在現有催化劑再生裝置的基礎上，開發一種既能強化再生過程，又可降低工程投資和操作能耗的催化劑多段再生裝置。
本實用新型採用的技術方案如下 本實用新型的催化劑再生多段裝置，包括在裝置上部稀相空間的氣固分離元件、設於裝置頂部的煙氣管線，再生裝置由一段、二段、三段湍流床再生器串聯組合而成，三段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，各段再生器設置分布板或隔板，再生器間採用分布板或催化劑回流管或輸送管連通，一段和三段再生器底部分別設置待生催化劑立管和再生催化劑立管，各段再生器同軸布置。
本實用新型的催化劑多段再生裝置，優選的技術方案之一是一段再生設在中部，二段再生設在上部，三段再生設在下部；一段與二段、一段與三段再生器間設置分布板，二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，催化劑回流管上設置滑閥，催化劑回流數量由滑閥控制。
方案一更進一步改進的技術措施可以是為一段和二段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，以便向一段和二段再生反應補充新鮮壓縮空氣，即在三段上部三段與一段間的分布板下方和一段上部一段與二段間的分布板下方設置氣體分布器。上述技術措施的氣體分布器也可設置在分布板上方。
方案一更進一步改進的技術措施也可以是為一段或二段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，以便向一段或二段再生反應補充新鮮壓縮空氣，即在三段上部三段與一段間的分布板下方為一段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，或在一段上部一段與二段間的分布板下方為二段再生器配置新鮮空氣氣體分布器。上述技術措施的氣體分布器也可設置在分布板上方。
本實用新型的催化劑多段再生裝置，優選的技術方案之二是一段再生設在下部，二段再生設在上部，三段再生設在中部，一段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，一段與三段再生器之間設置隔板，二段與三段再生器之間設置分布板，三段內部設置一段再生煙氣和催化劑與二段間的輸送管，二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，二段與一段再生器通過催化劑回流管連通。分布板的設計不允許催化劑向下降落，本優選的技術方案，一段再生煙氣和催化劑經輸送管和分布板進入二段繼續再生，二段內的半再生催化劑部分經二段與一段再生器間的催化劑回流管回流進入一段再生器以提高一段再生反應中待生劑的起始反應溫度，部分經二段與三段再生器間的催化劑回流管進入三段再生器以完成全部再生。
方案二更進一步改進的技術措施可以是在三段上部三段和二段間的分布板下方、一段與二段間的輸送管的上部設置煙氣通路，使三段內的再生煙氣在三段上部三段和二段間的分布板下方與來自一段的再生煙氣和催化劑混合，一起經分布板進入二段再生器。
方案二更進一步改進的技術措施還可以是二段與三段再生器間的催化劑回流管設置在再生器外時，催化劑回流管上設置滑閥。
本實用新型的催化劑多段再生裝置，優選的技術方案之三是一段再生器設在下部，二段再生器設在中部，三段再生器設在上部，一段與二段再生器均配置新鮮空氣氣體分布器，一段與二段再生器之間設置隔板，二段與三段再生器之間設置分布板，二段內部設置一段再生煙氣和催化劑與二段間的輸送管，三段與一段再生器通過催化劑回流管連通。
方案三更進一步改進的技術措施是二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，該回流管可設置在再生器內，也可設置在再生器外。
方案三更進一步改進的技術措施還可以是二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，該回流管設置在再生器外，催化劑回流管上設置滑閥。
本實用新型的催化劑多段再生裝置的所有方案中，當各段再生器同時配置分布板和氣體分布器時，該段的氣體分布器或者設置在分布板下方，或者設置在分布板上方。
本實用新型提出的催化劑多段再生裝置，具有以下優點 1、本實用新型採用多段逆流再生，使高氧含量氣體和低碳含量催化劑相反應，而低氧含量氣體和高碳含量催化劑接觸，提高了平均化學動力學速度，強化了再生過程； 2、各段再生器疊式同軸布置，實現了待生催化劑從再生器底部或中部進料，降低了相應催化轉化裝置高度，縮短了油氣管線，降低工程投資； 3、由於本實用新型為多段再生，各段之間可以採用分布板連接，有利於充分利用各段含一定量過剩氧的煙氣，因而可節約含氧氣體用量，降低生產費用； 4、由於最終只排出一股煙氣，克服了某些錯流兩段再生裝置產生兩股煙氣需要分別處理或在混合時防止尾燃的問題。
5、需要的催化劑藏量少，減少催化劑的停留時間，降低催化劑的金屬汙染，提高活性。
圖1本實用新型一段再生設在中部，二段再生設在上部，三段再生設在下部的再生裝置結構示意圖。
圖2本實用新型一段再生設在下部，二段再生設在上部，三段再生設在中部的再生裝置結構示意圖。
圖3本實用新型另一種一段再生設在下部，二段再生設在上部，三段再生設在中部的再生裝置結構示意圖。
圖4本實用新型一段再生設在下部，二段再生設在中部，三段再生設在上部的再生裝置結構示意圖。
圖5本實用新型另一種一段再生設在下部，二段再生設在中部，三段再生設在下部的再生裝置結構示意圖。
圖6本實用新型實施例裝置結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的技術方案，但本實用新型的保護範圍包括但是不限於此 如圖1所示一段再生器I設在中部，二段再生器II設在上部，三段再生器III設在下部；I與II、I與III分別通過分布板15、18連通，II與III通過催化劑回流管19連通；I、II與III分別配置氣體分布器14、17、22。
如圖2所示一段再生器I設在下部，二段再生器II設在上部，三段再生器III設在中部；I通過輸送管31和分布板32與II連通，II與III通過分布板32連通；I與III之間設置隔板30，II與I、II與III分別設置催化劑回流管33、35；I與III分別配置氣體分布器29、38。34、36為滑閥。
如圖3所示II與III間的催化劑回流管39設置在III內，不設滑閥，在輸送管31側壁上部設置煙氣通路40。III中的再生煙氣通過煙氣通路40與輸送管31中的催化劑及煙氣物流混合，一起進入II中。其他同圖2。
如圖4所示一段再生器I設在下部，二段再生器II設在中部，三段再生器III設在上部；I與II通過輸送立管41連通，II與III通過分布板46連通；I與II之間設置隔板30，III與I、III與II間分別設置催化劑回流管47、49；I、II與III分別配置氣體分布器29、43、45。48、50為滑閥。
如圖5所示III與II之間不設催化劑回流管；氣體分布器45設在分布板46上方。其他同圖4。
圖6所示的本實用新型的具體再生過程為來自氣體分布器14的用於一段再生的新鮮含氧氣體13，與來自下部III的全部煙氣及部分催化劑合併後經過分布板15進入I，與經待生滑閥11、待生催化劑立管12進入I底部的待生催化劑10混合，進行一段再生；催化劑被反應煙氣及部分未反應的含氧氣體輸送至I上部，與用於二段再生的補充的新鮮含氧氣體16混合，經分布板18進入上部二段再生器II進行二段再生；再生後再生煙氣27進入上方空間，經旋風分離器25分離出夾帶的催化劑後由煙氣管線26排出，催化劑經回流管19、滑閥20回流至III，與用於三段再生的新鮮含氧氣體21混合完成全部再生過程，再生催化劑23由再生催化劑立管24返回反應系統。
實施例 實施例某100×104t/a催化裂化裝置，用200℃的壓縮空氣進行再生。如圖6和圖1所示，待生劑10碳含量為1.3％，溫度490℃，流出的再生劑23碳含量為0.05％，再生器出口煙氣27中含氧量約1％。分布板15、18過孔流速為15-20m/s，經回流管19返回的催化劑量為待生劑循環量的2.5倍，其中1.5倍由分布板15進入一段再生器，提高一段再生溫度。二段再生器內的催化劑經外取熱器50冷卻後進入三段，51為滑閥。
各段再生溫度、進風量、氣體空塔流速、燒焦比例及裝置高度數據如下I段 II段 III段 再生溫度/℃ 685 700 680 進風量/％80 0 20 氣體空塔流速/m/s 1.5 0.7 1.0 燒焦比例/％ 70-8015-25 5-10 裝置高度/m 84(催化劑密相) 權利要求1、一種催化劑多段再生裝置，包括設於裝置上部稀相空間的氣固分離元件、設於裝置頂部的煙氣管線，其特徵在於再生裝置由一段、二段、三段湍流床再生器串聯組合而成，三段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，各段再生器設置分布板或隔板，再生器間採用分布板或催化劑回流管或輸送管連通，一段和三段再生器底部分別設置待生催化劑立管和再生催化劑立管，各段再生器同軸布置。
2、根據權利要求1所述催化劑多段再生裝置，其特徵在於一段再生設在中部，二段再生設在上部，三段再生設在下部；一段與二段、一段與三段再生器間設置分布板，二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，催化劑回流管上設置滑閥，催化劑回流數量由滑閥控制。
3、根據權利要求2所述催化劑多段再生裝置，其特徵在於為一段和二段再生器配置新鮮空氣氣體分布器。
4、根據權利要求2所述催化劑多段再生裝置，其特徵在於為一段或二段再生器配置新鮮空氣氣體分布器。
5、根據權利要求1所述催化劑多段再生裝置，其特徵在於一段再生設在下部，二段再生設在上部，三段再生設在中部，一段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，一段與三段再生器之間設置隔板，二段與三段再生器之間設置分布板，三段內部設置一段再生煙氣和催化劑與二段間的輸送管，二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，二段與一段再生器通過催化劑回流管連通。
6、根據權利要求5所述催化劑多段再生裝置，其特徵在於在三段上部三段和二段間的分布板下方、一段與二段間的輸送管的上部設置煙氣通路。
7、根據權利要求1所述催化劑再生裝置，其特徵在於一段再生器設在下部，二段再生器設在中部，三段再生器設在上部，一段與二段再生器均配置新鮮空氣氣體分布器，一段與二段再生器之間設置隔板，二段與三段再生器之間設置分布板，二段內部設置一段再生煙氣和催化劑與二段間的輸送管，三段與一段再生器通過催化劑回流管連通。
8、根據權利要求7所述催化劑多段再生裝置，其特徵在於二段與三段再生器通過催化劑回流管連通。
9、根據權利要求5、6或8所述催化劑多段再生裝置，其特徵在於二段與三段再生器間的催化劑回流管設置在再生器外時，催化劑回流管上設置滑閥。
10、根據權利要求1所述催化劑多段再生裝置，其特徵在於當各段再生器同時配置分布板和氣體分布器時，該段的氣體分布器或者設置在分布板下方，或者設置在分布板上方。
專利摘要本實用新型介紹了一種催化劑多段再生裝置，包括設於裝置上部稀相空間的氣固分離元件、設於裝置頂部的煙氣管線，裝置由一段、二段、三段湍流床再生器串聯組合而成，三段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，各段再生器設置分布板或隔板，再生器間採用分布板或催化劑回流管或輸送管連通，一段和三段再生器底部分別設置待生催化劑立管和再生催化劑立管，各段再生器同軸布置。本實用新型的催化劑再生裝置，採用多段逆流再生，提高了平均化學動力學速度；各段再生器疊式同軸布置，降低了裝置高度，縮短了油氣管線，降低工程投資；可節約含氧氣體用量，降低生產費用；需要的催化劑藏量少，減少催化劑的停留時間，降低催化劑的金屬汙染，提高活性。
文檔編號B01J38/34GK201313049SQ200820221278
公開日2009年9月23日 申請日期2008年11月19日 優先權日2008年11月19日
發明者石寶珍 申請人:石寶珍